基于混沌映射的数字图像置乱算法

摘要

数字图像信息安全，是伴随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展而产生的新问题。近年来，数字图像技术逐渐克服了往日因存储量巨大而带来的困难，成为信息表达方式的主流，如何保证数字图像信息的安全成为国际上热门的研究课题。数字图像置乱方法是数字图像加密的重要技术，并且有很多种已经成熟的置乱方法，如基于矩阵变换的置乱方法、基于某种曲线变换的置乱算法、基于像素值的置乱方法、基于混沌映射的置乱方法等等。 数字图像是一幅直观清晰的图像，置乱加密原理是将清晰的原始图像经过矩阵、曲线变换置乱后，得到一幅混乱的图像，且从加密后的图像中得不到任何与原始图像有关的信息。由于混沌序列具有类随机性和初值敏感性，所以利用混沌序列进行图像置乱，置乱后的图像相关性更小，即相邻点像素值差距更大时，因而置乱效果会更好。基于这种目的，本文提出了两种基于混沌映射的图像置乱的方法，一种是先通过Cat映射变换，设置初值对像素点进行重新排列以实现位置置乱，然后将位置置乱后的图像利用Lu映射，再次置乱其像素值，从而得到双重置乱的加密图像。另一种置乱方法是先利用Logistic映射设置初值产生两个置乱序列，用产生的其中一个置乱序列先对图像进行位置置乱，然后用另一个序列对位置置乱后的图像进行二次置乱，实现图像双重加密的效果。 本文利用Matlab进行了大量的仿真试验，并对实验结果进行分析，验证了方法的可行性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2混沌密码的发展历史及现状

1.3数字图像置乱的进展及现状

1.3.1数字图像置乱的进展

1.3.2数字图像置乱算法

1.4本课题的主要研究内容

第2章密码学与混沌理论基础

2.1密码学概述

2.1.1密码学发展历史

2.1.2密码学的基本概念

2.2混沌概述

2.2.1混沌理论的发展历史

2.2.2混沌的定义及基本特性

2.2.3混沌序列

2.2.4几种经典混沌映射

2.3本章小结

第3章一种基于Cat映射和Lu映射的图像置乱算法

3.1基于Cat映射的位置置乱

3.1.1 Cat映射

3.1.2基于Cat映射的位置置乱算法原理

3.1.3基于Cat映射的位置置乱算法步骤与实验分析

3.1.4安全性分析

3.2基于Lu混沌映射的像素值置乱

3.2.1基于Lu混沌映射的像素值置乱算法原理及步骤

3.2.2图像置乱效果分析

3.3本章小结

第4章一种基于Logistic映射的图像置乱算法

4.1 Logistic映射

4.2基于Logistic映射的图像置乱算法原理

4.3基于Logistic映射的图像置乱算法实现步骤

4.4实验结果及分析

4.4.1密钥敏感性分析

4.4.2抗统计攻击性

4.5本章小节

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢